EMF és feszültség az elektromos áramkörben

Sokan (köztük néhány villanyszerelő is) összetévesztik az elektromotoros erő (EMF) és a feszültség fogalmát. Bár ezek a fogalmak különbözőek. Annak ellenére, hogy jelentéktelenek, egy nem szakember számára nehéz megérteni őket. Ebben fontos szerepe van a mértékegységnek. A feszültséget és az EMF -et ugyanabban az egységben mérik - Volt. A különbségek ezzel nem érnek véget, a cikkben mindenről részletesen beszéltünk!

Mi az elektromotoros erő

Ezt a kérdést részletesen megvizsgáltuk egy külön cikkben: https://samelectrik.ru/chto-takoe-eds-obyasnenie-prostymi-slovami.html

Az EMF fizikai mennyiség, amely a tápegységekben elhelyezkedő külső erők munkáját jellemzi DC vagy AC. Ezenkívül, ha van zárt kör, akkor azt mondhatjuk, hogy az EMF egyenlő az erők munkájával, hogy a pozitív töltést negatívra mozgassa egy zárt áramkör mentén. Vagy leegyszerűsítve az áramforrás EMF -je azt a munkát jelenti, amely az egység töltésének pólusok közötti mozgatásához szükséges.

Továbbá, ha az áramforrás végtelen teljesítményű, és nincs belső ellenállás (A pozíció az ábrán), akkor az EMF kiszámítható Ohm törvénye egy láncszakaszramivel a feszültség és az elektromotoros erő ebben az esetben egyenlő.

I = U / R,

ahol U - feszültség, és a figyelembe vett példában - EMF.

Egy valódi tápegységnek azonban véges belső ellenállása van. Ezért ez a számítás nem alkalmazható a gyakorlatban. Ebben az esetben a teljes áramkör képletét használják az EMF meghatározására.

I = E / (R + r),

ahol E (más néven "ԑ") - EMF; R a terhelési ellenállás, r a tápegység belső ellenállása, I az áramkörben lévő áram.

Ez a képlet azonban nem veszi figyelembe az áramköri vezetők ellenállását. Meg kell érteni, hogy az egyenáramú forráson belül és a külső áramkörben az áram különböző irányokban áramlik. A különbség az, hogy az elem belsejében mínuszból pluszba, majd a külső áramkörben pluszból mínuszba áramlik.

Ezt jól szemlélteti az alábbi ábra:

Ebben az esetben az elektromotoros erőt voltmérővel mérik, abban az esetben, ha nincs terhelés, azaz a tápegység üresjáratban van.

Ahhoz, hogy megtalálja az EMF -et a feszültség- és terhelési ellenálláson keresztül, meg kell találnia a forrás belső ellenállását tápegység, ehhez a feszültséget kétszer mérik különböző terhelési áramoknál, utána a belső ellenállás. Az alábbiakban a képletekkel történő számítás menete látható, majd R1, R2 az első és a második terhelési ellenállása mérések, ill Betöltés.

Tehát ismerjük az áramot, akkor egyenlő:

I1 = E / (R1 + r)

I2 = E / (R2 + r)

Ahol:

R1 = U1 / I1

R2 = U2 / I2

Ha az első egyenletekben helyettesítjük, akkor:

I1 = E / ((U1 / I1) + r)

I2 = E / ((U2 / I2) + r)

Most osszuk szét a bal és a jobb oldalt:

(I1 / I2) = [E / ((U1 / I1) + r)] / [E / ((U2 / I2) + r)]

Miután kiszámítottuk az áramforrás ellenállását, a következőket kapjuk:

r = (U1-U2) / (I1-I2)

Belső ellenállás r:

r = (U1 + U2) / I,

ahol U1, U2 a feszültség a forráskivezetéseken különböző terhelési áramoknál, I az áram az áramkörben.

Ekkor az EMF egyenlő:

E = I * (R + r) vagy E = U1 + I1 * r

Mi a feszültség

Az elektromos feszültség (U -val jelölve) egy fizikai mennyiség, amely tükrözi az elektromos mező munkájának mennyiségi jellemzőit az A pontból a B pontba történő töltés során. Ennek megfelelően a feszültség az áramkör két pontja között lehet, de az EMF -től eltérően az egyik áramköri elem két kivezetése között lehet. Emlékezzünk vissza, hogy az EMF a külső erők által végzett munkát jellemzi, vagyis maga az áramforrás vagy az EMF munkája a töltés átvitelére a teljes áramkörön keresztül, és nem egy adott elemen.

Ezt a meghatározást egyszerű kifejezésekkel lehet kifejezni. Az egyenfeszültség az az erő, amely a szabad elektronokat egy adott irányba mozgatja egyik atomról a másikra.

A váltakozó áramhoz a következő fogalmakat kell használni:

• a pillanatnyi feszültség a potenciális különbség a pontok között egy adott időszakban;
• csúcsérték - a pillanatnyi feszültség értékének maximális értékét jelenti egy bizonyos idő alatt;
• átlagos érték - állandó feszültségű komponens;
• RMS és RMS.

Az áramkör egy szakaszának feszültsége a vezető anyagától, a terhelésállóságtól és a hőmérséklettől függ. Valamint az elektromotoros erőt V -ban mérik.

Gyakran a stressz fizikai jelentésének megértéséhez egy víztoronyhoz hasonlítják. A vízoszlopot feszültséggel, az áramlást árammal azonosítják.

Ugyanakkor a torony vízoszlopa fokozatosan csökken, ami a feszültség csökkenését és az áramerősség csökkenését jellemzi.

Tehát mi a különbség

Annak érdekében, hogy jobban megértsük, mi a különbség az elektromotoros erő és a feszültség között, tekintsünk egy példát. Van egy végtelen teljesítményű elektromos energiaforrás, amelyben nincs belső ellenállás. Az elektromos áramkörben terhelés van felszerelve. Ebben az esetben igaz lesz, hogy az EMF és a feszültség azonos módon egyenlő, vagyis nincs különbség ezek között a fogalmak között.

Ezek azonban ideális körülmények, amelyek a való életben nem fordulnak elő. Ezeket a feltételeket kizárólag számításokra használják. A való életben a tápegység belső ellenállását veszik figyelembe. Ebben az esetben az EMF és a feszültség eltérő.

Az ábra azt mutatja, hogy mi lesz a különbség az elektromotoros erő és a feszültség értékei között valós körülmények között. A teljes áramkörre vonatkozó Ohm -törvény fenti formulája minden folyamatot leír. Nyitott áramkör esetén az akkumulátor kivezetéseinek értéke 1,5 volt. Ez az EMF érték. Miután csatlakoztatta a terhelést, ebben az esetben ez egy izzó, feszültsége 1 volt.

Az ideális forrástól való eltérés az áramforrás belső ellenállása. Ennél az ellenállásnál feszültségcsökkenés következik be. Ezeket a folyamatokat az Ohm törvény írja le egy teljes kör számára.

Ha az áramforrás kivezetésein lévő mérőeszköz 1,5 V értéket mutat, akkor ez elektromotoros erő lesz, de megismételjük, feltéve, hogy nincs terhelés.

A terhelés csatlakoztatásakor a terminálok szándékosan alacsonyabb értékűek lesznek. Ez a feszültség.

Kimenet

A fentiekből azt a következtetést vonhatjuk le, hogy a fő különbség az EMF és a feszültség között:

1. Az elektromotoros erő az áramforrástól, a feszültség pedig a csatlakoztatott terheléstől és az áramkörön átfolyó áramtól függ.
2. Az elektromotoros erő egy fizikai mennyiség, amely a nem elektromos eredetű külső erők munkáját jellemzi, egyenáramú és váltakozó áramú áramkörökben.
3. A feszültség és az EMF egyetlen mértékegységgel rendelkezik - Volt.
4. U egy fizikai mennyiség, amely megegyezik a tényleges elektromos mező munkájával, amely egyetlen vizsgálati töltés A pontból B pontba történő átvitele során keletkezik.

Így röviden, ha U -t vízoszlopként ábrázoljuk, akkor az EMF szivattyúként ábrázolható, amely állandó szinten tartja a vízszintet. Reméljük, hogy a cikk elolvasása után világossá vált a fő különbség számodra!

Kapcsolódó anyagok:

• Mi a különbség a transzformátor és az autotranszformátor között
• Különbség a kontaktor és az indító között
• Hogyan lehet megtudni, hogy van -e feszültség a konnektorban